焊缝超声波探伤中缺陷智能识别研究.pdf

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1、第40卷第2期化工机械161焊缝超声波探伤中缺陷智能识别研究黄双福¨林春深1姚钦2陈丹阳3(1．福州大学化学化工学院；2．福建省锅炉压力容器检验研究院；3．漳州职业技术学院)擅要分析超声波A扫探伤过程中焊缝缺陷波动态波形特点，藏取数个能反映动态波形特性的波形，并提取该系列波形的特征参数。根据特征参数的变化规律，利用相对变率关联度分析法。结合探头探测方式提出了一种对焊缝缺陷进行智能识别的方法。实验分析表明：相对变率法的引用能为缺陷类型提供有效的智能识别。关键词无损检测超声波探伤缺陷识别动态波形相对变睾关联度法中图分类号T9050．7文献标识码A文章编号0254-6094(2013)02-0161

2、-05超声检测技术目前广泛运用于无损检测，然而，超声波无损检测中对缺陷定位与定量方法已较成熟，而对缺陷的定性问题仍然未得到彻底的解决⋯。超声检测中获得缺陷的超声响应是一个综合响应，较为复杂，使得传统的超声波探伤技术很大一部分依赖于现场检测人员的经验，致使缺陷定性可靠性难以得到保证，因此，超声智能识别得到广泛的关注。随着科学技术的发展，人工智能、计算机视觉技术推动着超声波无损检测技术的发展。目前，关于焊缝缺陷识别有主成分分析、模糊聚类分析、BP网络识别、ART2网络识别、小波分析以及基于包络线等方法的探索拉qJ。然而，这些方法大都处于对缺陷时域单个波形特征的分析，不能反应探伤过程中波形频域的变化

3、特性。笔者提取动态波形波宽、波形幅值、上升时间、波峰系数、上升角度和波形面积特征参数的相对变化率，结合探头位置变化，将相对变率关联度引入到焊缝缺陷动态波形识别中，提出了一种焊缝缺陷识别的方法。1相对变率关联度分析法1．1相对变率关联度分析描述事物发展过程比较合理的指标是相对变化速率，如果两个组数据在动态变化过程中的变化速率基本一致，就可以认为两者有较好的关联度一。。采用相对变化率不但消除了量纲，而且表示数据变化特征。1．2计算方法设聋(t)，y(t)，(t=1，2，3，⋯，Ⅳ)为数列时，其关联函数为：“”2砰茅1翮一“’2’3’⋯一q’则其关联度为：∑币(￡)f(t)y=旦I—r一，(2)∑咖

4、(t)l=l其中咖(t)可以看做权函数，随着考虑问题的侧重点不同，对各个特征属性可以赋予不同的权重，通常情况取咖(t)=1，这时f(t)为一般关联度。笔者对特征的提取为一般关联度，因此取咖(t)=1。2探头位置和缺陷波波形分析在超声波探伤过程中，不同缺陷在探头移动过程中呈现出来的波形变化不同，对几种特征缺陷动态波形信息和探头位置分析。2．1探头位置分析超声波A扫探伤中为观察缺陷动态波形和区分缺陷信号或伪缺陷信号，确定缺陷的位置、方向和形状，可采用前后、左右、转角和环绕4种探头基本扫查方式(图1)。笔者选取探头左右、环绕获取不同缺陷样本动态波形数据。+黄双福，男，1987年8月生，硕士研究生。福

5、建省福州市，350108。162化工机械2013年前后左右转角环绕图1探头扫查方式2．2缺陷波波形分析采集了已知缺陷试块下，不同缺陷的原始静态波形图以及相应的探头位置，并分析不同缺陷下缺陷波形的变化特点。波形信息分别见表1、2。表I左向右移动探头波形变化嘞辩缺陷波l类型””“1缺陷波2缺陷波3缺陷波4缺陷波5气7L未焊透裂纹x炙渣未熔合xj～卜忡们04080120．州钐／

6、

7、．0O020406080100一L．19f18fl7f16fl5(14(13(12(1l(一：一‰^‘蛐表2探头绕气孔波形变化缺陷波类型缺陷波1缺陷波2缺陷波3缺陷波4缺陷波5l8()一。U17u1180’姒IVlJ70】

8、l70。4小-．．60：上绕气孔，160170。U16050。‘I50+l50140+14040J20130120l3011nlnn2002040608011““020406080100101)0‘20406080100le；4‘08‘0120IN)“’()；o8右110xXx第40卷第2期化工机械163由表1、2所示不同缺陷的特性和变化规律可知：a．对于点状缺陷来说，气孔表面较平滑，界面反射率高，探伤过程中探头水平移动和转动时，动态波形陡直尖锐，上升和下降时间变化不大、波幅变化也不大。b．对于面状缺陷来说，缺陷未熔合，探头水平移动时波形较稳定，缺陷波消失前波宽变大、波幅低、上升时间和下降时间

9、呈长一短一长变化；缺陷未焊透，探头水平移动时波形较稳定、波宽呈大一小一大、上升时间和下降时间呈短一长一短变化；缺陷有裂纹，探头水平移动时，动态呈多峰，波幅、波宽、上升时间、下降时间变化无常，夹渣时探头水平移动缺陷波波幅、上升时间、上升角度变化不大。3特征参数提取及处理3．1特征参数提取及计算超声波探伤过程中，对波形特征分析可知，不同缺陷类型波形与波形的宽、波形幅值、上升时间、下降时间、波峰系数、上